Java 資料結構筆記：陣列、集合與實用工具類完全指南

核心資料結構深度解析

陣列 - 固定大小的高效容器

Java 陣列本質是物件，儲存於堆疊記憶體，元素型別統一（基本型別存值、參考型別存指標）。宣告與初始化五大模式：

// 1. 僅宣告參考
String[] difWords;
Point[] hits;

// 2. 方法回傳型別宣告慣例
String[] difWords;
Point[] hits;

// 3. 動態配置指定長度
String[] names = new String[10];
int[] temps = new int[10];

// 4. 靜態初始化
String[] names = {"墨西哥椒", "安海姆椒", "塞拉諾椒"};

// 5. 多維陣列（實為陣列的陣列）
int[][] coords = new int[12][12];

關鍵屬性 length 提供長度查詢，無 size() 方法。陣列實作 Cloneable、Serializable，支援 Arrays 工具類排序、搜尋、複製、轉字串等操作。

Enumeration - 經典迭代介面

早期集合統一迭代協定，兩大核心方法：

• hasMoreElements()：判斷是否有下一元素
• nextElement()：取得下一元素，無元素拋出 NoSuchElementException

現代程式碼建議使用 Iterator 或增強型 for 迴圈取代。

BitSet - 位元級旗標高效管理

適用於大量布林旗標儲存（如權限位圖、布隆過濾器原型）。BitSet bits = new BitSet(64) 建立 64 位元集合，核心操作：

• set(index) / clear(index)：置 1/0
• get(index)：讀取位元值
• size()：邏輯長度
• xor(bitSet)、and()、or()：位元邏輯運算

Vector - 同步化動態陣列

早期 ArrayList 同步化版本，容量自動增長策略可控：new Vector(20, 5) 初始 20、每次增 5。所有方法皆 synchronized，多執行緒環境下無需額外同步，但單執行緒效能較 ArrayList 低。現代開發優先選用 ArrayList + 手動同步或 CopyOnWriteArrayList。

Stack - 後進先出 (LIFO) 結構

繼承 Vector，提供棧語義方法：

• push(E item) 入棧、pop() 出棧
• peek() 偷看棧頂不移除
• empty() 判斷空棧、search(Object o) 從棧頂往下搜尋（1-based 索引）

建議改用 Deque<E> 介面與 ArrayDeque 實作，效能更優、API 更完整。

Dictionary 與 Hashtable - 鍵值對鼻祖

Dictionary 為抽象類別定義 put/get/remove/keys/elements 協定。Hashtable 實作之並實作 Serializable、Cloneable，所有方法同步化。關鍵差異：Hashtable 不允許 null 鍵/值，HashMap 允許單一 null 鍵與多個 null 值且非同步，單執行緒效能遠優於 Hashtable。現代開發首選 HashMap、ConcurrentHashMap（高併發）、LinkedHashMap（保持插入/存取順序）。

選型決策速查表

最佳實務提醒

1. 優先使用集合框架介面宣告：List<String> list = new ArrayList<>(); 利於重構替換實作。
2. 預估資料量預設初始容量：避免頻繁擴容複製陣列，new ArrayList(1000)。
3. 慎用舊版同步集合：Vector、Hashtable、Collections.synchronizedList() 在高併發下成為瓶頸，改用 java.util.concurrent 套件。
4. 善用工具類：Arrays、Collections 提供排序、搜尋、不可變視圖、同步包裝等現成功能，勿重複造輪子。